SIRT1在骨桥蛋白诱导的非小细胞肺癌细胞上皮间质转化中的作用及其机制研究

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目的:肺癌是世界癌症相关死亡的首要原因,其中非小细胞肺癌(Non-small celllung cancer, NSCLC)占原发肺癌的80%-85%。大多数NSCLC患者初诊时已属中晚期。NSCLC的不良预后很大程度上归咎于其较高的远处转移率。上皮间质转化(Epithelial-mesenchymal transition,EMT)是上皮细胞获得间质细胞特性,使其细胞间黏附力减低,细胞迁移、侵袭力增强的一种可逆的表型转化过程,在肿瘤侵袭、转移、耐药方面发挥重要作用。因此,探究调控非小细胞肺癌EMT的分子机制,逆转EMT过程,对改善患者预后有重大意义。骨桥蛋白(Osteopontin,OPN)是一种分泌性糖蛋白,可由肿瘤细胞和肿瘤相关基质细胞产生,在肿瘤形成、侵袭、转移等方面发挥重要作用。既往研究发现:OPN在人类多种恶性肿瘤中高表达,如乳腺癌、子宫内膜癌、胃癌等,包括非小细胞肺癌。此外,在非小细胞肺癌,肝细胞癌,胃癌等多种恶性肿瘤中,肿瘤组织OPN表达水平的升高与肿瘤患者的不良预后密切相关。近期研究显示,OPN可诱导乳腺癌、肝癌细胞EMT,但其诱导NSCLC细胞EMT的分子机制尚未明确。探究OPN诱导NSCLC细胞EMT的分子机制,对于找到OPN高表达的患者的潜在特异性治疗靶点有重要意义。SIRT1是一种去乙酰化酶,研究表明多种细胞因子,如TGF-β,TNF-α,IL-1β均可通过调节SIRT1的表达,调控多种病理生理过程,而OPN是否会对SIRT1表达产生影响尚不明确。SIRT1参与调控与肿瘤进展相关的多条信号通路。然而,文献显示SIRT1在肿瘤EMT中的作用具有两面性,一方面在乳腺癌、口腔鳞癌中SIRT1抑制肿瘤细胞EMT;另一方面,在前列腺癌中,SIRT1又可促进EMT。SIRT1在EMT中的作用与其所属的肿瘤微环境及下游作用靶点密切相关。OPN作为肿瘤微环境中的重要蛋白,其与SIRT1的关系在肿瘤中尚无相关文献报道。本研究旨在探讨OPN对SIRT1表达的影响及在高水平OPN条件下,SIRT1对OPN诱导的NSCLC细胞EMT的影响,并进一步探讨这一作用可能的信号传导机制。  方法:⑴实时荧光定量PCR(简称定量PCR)和ELISA测定4种人NSCLC细胞株和人正常肺上皮细胞株中OPN的mRNA表达和蛋白分泌水平。选择基础OPN分泌水平较低的两种NSCLC细胞株用于后续实验。⑵不同浓度(0-400 ng/ml)的OPN处理NSCLC细胞24 h,定量PCR和Western blot测定SIRT1和E-钙粘蛋白的mRNA和蛋白表达水平,Western blot测定乙酰化NF-κB(核因子-κB)p65和总NF-κB p65的蛋白表达水平。⑶应用SIRT1过表达慢病毒载体(LV-SIRT1)构建过表达SIRT1的A549和NCI-H358非小细胞肺癌细胞株,同时设立感染阴性对照病毒载体(LV-NC)的细胞进行对照。定量PCR和Western blot测定感染后96 h的SIRT1表达情况。⑷将感染LV-SIRT1和LV-NC的A549和NCI-H358细胞分别应用400 ng/ml OPN或等量对照溶剂(Control buffer, CB)处理,观察细胞形态。⑸将感染LV-SIRT1和LV-NC的A549和NCI-H358细胞分别应用400 ng/ml OPN或等量CB处理,24 h后应用定量PCR和Western blot测定EMT相关标记物的表达水平。Western blot测定乙酰化NF-κB p65和总NF-κB p65的蛋白表达水平。⑹将感染LV-SIRT1和LV-NC的A549和NCI-H358细胞分别应用不同浓度(0-400 ng/ml) OPN处理24 h,CCK-8测定细胞增殖能力;将感染后的细胞应用400 ng/ml OPN或等量CB处理0,12,24,48 h,CCK-8再次测定细胞增殖能力。⑺将感染LV-SIRT1和LV-NC的A549和NCI-H358细胞分别应用400 ng/mlOPN或等量CB处理48 h,划痕实验测定细胞迁移能力,Transwell侵袭实验测定细胞侵袭能力。⑻将感染LV-SIRT1或LV-NC的A549和NCI-H358细胞分别应用400 ng/mlOPN处理2h,分别提取细胞核、细胞浆和细胞总蛋白,Western blot分别测定细胞核和细胞浆中NF-κB p65的表达水平,并测定细胞总蛋白中IκB-a和IKK-a的表达水平。免疫荧光技术检测NF-κB p65的表达水平及分布情况。⑼应用NF-κB抑制剂PDTC预处理细胞30min,再加入400ng/mlOPN处理24h,定量PCR和Western blot测定EMT相关标记物的表达水平。  结果:①定量PCR结果显示NSCLC细胞OPN mRNA表达水平明显高于正常肺上皮细胞,ELISA结果显示NSCLC细胞OPN蛋白分泌水平明显高于正常肺上皮细胞。选择基础OPN分泌水平较低的A549和NCI-H358非小细胞肺癌细胞用于后续OPN处理实验。②定量PCR结果显示OPN可明显抑制A549和NCI-H358细胞SIRT1 mRNA的表达水平,同时明显抑制E-钙粘蛋白mRNA的表达水平(P<0.05)。在蛋白水平上,Western blot分析显示OPN可明显抑制细胞SIRT1和E-钙粘蛋白的表达水平(P<0.05),除此之外,OPN明显提高了细胞acetyl NF-κB p65的表达水平(P<0.05),且不改变总NF-κB p65的表达水平。③定量PCR和Western blot结果均显示感染LV-SIRT1的A549和NCI-H358细胞SIRT1表达水平明显高于感染LV-NC的细胞(P<0.05)。SIRT1表达水平在感染LV-NC的细胞和空白对照细胞中的差别无统计学意义。④400 ng/ml OPN处理慢病毒感染后的A549和NCI-H358细胞,72 h后观察细胞形态发现:经OPN处理的感染LV-NC的细胞呈现类似间质成纤维细胞的梭形。然而,经OPN处理的SIRT1过表达细胞与未加OPN处理的细胞相似,依然保持着上皮细胞的鹅卵石样形态。⑤400 ng/ml OPN处理慢病毒感染后的A549和NCI-H358细胞,24h后定量PCR和Western blot分别测定EMT相关标记物的表达水平。结果显示SIRT1过表达可明显抑制OPN诱导的上皮标记物(E-钙粘蛋白)mRNA和蛋白的表达水平下调,同时抑制OPN诱导的间质标记物(N-钙粘蛋白和波形蛋白)表达水平上调(P<0.05)。同时,Western blot显示单纯SIRT1过表达细胞的acetyl NF-κB p65表达水平明显低于空白对照组(P<0.05)。OPN可明显上调acetyl NF-κB p65的表达水平,而SIRT1过表达可明显抑制OPN诱导的NF-κB p65乙酰化(P<0.05)。⑥CCK-8实验显示OPN可促进NSCLC增殖,而SIRT1过表达可明显抑制OPN诱导的细胞增殖(P<0.05)。⑦400 ng/ml OPN处理慢病毒感染后的细胞48 h,划痕实验和Transwell侵袭实验结果显示:SIRT1过表达可明显抑制OPN诱导的A549和NCI-H358细胞迁移和侵袭(P<0.05)。⑧400 ng/ml OPN处理慢病毒感染后的A549和NCI-H358细胞2h,Western blot显示OPN可明显提高细胞核中NF-κB p65表达,同时降低细胞浆中NF-κB p65表达,SIRT1过表达可明显抑制OPN诱导的NF-κB p65核转位(P<0.05)。细胞免疫荧光的方法也得到了相同的结论。同时,Western blot显示OPN可降低细胞IκB-a表达水平,提高IKK-a表达水平,SIRT1过表达可明显抑制OPN诱导的IκB-a表达下调以及IKK-a上调(P<0.05)。⑨NF-κB抑制剂PDTC可明显抑制OPN诱导的E-钙粘蛋白下调和N-钙粘蛋白上调(P<0.05)。  结论:⑴OPN明显抑制NSCLC细胞的SIRT1表达水平,促进NF-κB p65乙酰化。⑵OPN通过抑制SIRT1表达诱导NSCLC细胞上皮间质转化。⑶SIRT1过表达明显抑制OPN诱导的NSCLC细胞增殖、迁移、侵袭。⑷SIRT1过表达通过抑制OPN诱导的NF-κB通路激活,进而抑制OPN诱导的NSCLC细胞上皮间质转化。
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